矿大毕业设计-单曲柄往复式给煤机设计

第 1页

摘 要

给煤设备是煤矿生产系统的主要设备之一,给煤设备的可靠性,特别是关键咽喉部位给煤设备的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。生产实践证明,现有的往复式给料机的生产能力小、安装和拆卸不方便、受力不均匀等缺点。，随着煤炭工业的发展,煤矿井型不断地扩大,现有Ｋ型往复给煤机生产能力小,不能满足大型矿井的要求，因此,改进和扩大现有Ｋ型往复给煤机是完全必要的。本设计的往复式给煤机是在原有的基础上作了一些改进，具有结构简单、维修量小、性能稳定、噪音低、安装方便等优点。 本文主要介绍了：往复式给煤机的发展历史，用途，组成及工作原理；往复式给煤机的特点；设计的一般步骤；使用中存在的问题及改进措施；安装和维护等内容。在本次往复式给煤机的设计过程中，着重对减速器、传动平台、曲柄连杆机构、托辊进行了分析和设计。对重要的部件进行了受力分析、强度的校核，根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求，给出了重要部件的受力分析、强度和刚度的设计方法。

关键词：往复式给煤机； 减速器； 曲柄连杆机构； 受力分析； 强度校核

第 2页

目 录

第一章 概述 ........................................................................................ 5

1.1 往复式给煤机的发展历史 ...................................................................... 5 1.2 往复式给煤机的用途 .............................................................................. 7 1.3 给煤机的组成及工作原理 ...................................................................... 7 1.4 往复式给煤机的特点 .............................................................................. 7

1.4.1 往复式给煤机的特点 .................................................................... 7 1.4.2 往复式给煤机与振动式给煤机的比较 ........................................ 8 1.5 往复式给煤机的设计目的、基本要求及基本参数 .............................. 8 1.5.1 往复式给煤机的设计目的 ............................................................ 8 1.5.2 对往复式给煤机的基本要求 ........................................................ 8 1.5.3 设计参数 ........................................................................................ 8 1.6 本文所做的基本工作 .............................................................................. 8

第二章 往复式给煤机的总体设计 .................................................... 9

2.1 给煤机箱体尺寸的确定 .......................................................................... 9 2.2 给煤机整体结构布局 ............................................................................ 10 2.3 给煤机的受力分析 ................................................................................ 10

2.3.1 往复式给煤机的运行阻力 .......................................................... 10

2.3.2 产生运行阻力的因素 .................................................................. 10 2.3.3 曲柄连杆机构的运动分析 .......................................................... 13

第三章 往复式给煤机减速器的设计 .............................................. 14

3.1 电动机的选择 ........................................................................................ 14

3.1.1 选择电动机类型 .......................................................................... 14 3.1.2 选择电动机容量 .......................................................................... 14 3.1.3 确定电动机转速 .......................................................................... 15 3.1.4 传动装置的总传动比及其分配 .................................................. 15 3.1.5 计算传动装置的运动和动力参数 .............................................. 15 3.2 齿轮的设计及校核计算 ........................................................................ 16

3.2.1 第一对齿轮的设计 ...................................................................... 16 3.2.2 第二对齿轮的设计 ...................................................................... 24 3.3 轴的设计及校核计算 ............................................................................ 31

3.3.1 2轴的设计及校核 ........................................................................ 31

第 3页

3.3.2 1轴的设计及校核 ........................................................................ 36 3.3.3 3轴的设计及校核 ........................................................................ 41 3.4 轴承的选择与校核计算 ........................................................................ 46

3.4.1 1轴上的轴承选择与校核 ............................................................ 46 3.4.2 2轴的轴承选择与校核 ................................................................ 47 3.4.3 3轴的轴承选择与校核 ................................................................ 47 3.5 键的选择与校核计算 ............................................................................ 48

3.5.1 2轴上键的选择与校核 ................................................................ 48 3.5.2 3轴上键的选择与校核 ................................................................ 49 3.6 轴系部件的结构设计 ............................................................................ 49 3.6.1 轴承盖的结构设计 ...................................................................... 49 3.6.2 轴外伸处的密封设计 .................................................................. 51 3.6.3 套筒的设计 .................................................................................. 52 3.7 减速器箱体的设计 ................................................................................ 53

3.7.1 油面位置及箱座高度的确定 ...................................................... 54 3.7.2 油沟的结构形式及尺寸 .............................................................. 55 3.8 减速器的附件 ........................................................................................ 55

3.8.1 检查孔与检查孔盖的设计 .......................................................... 55 3.8.2 通气器的结构及尺寸 .................................................................. 56 3.8.3 放油孔、螺塞和封油圈 .............................................................. 57 3.8.4 油标指示器 .................................................................................. 58 3.8.5 起吊装置 ...................................................................................... 59 3.8.6 定位销 .......................................................................................... 60 3.8.7 启盖螺钉 ...................................................................................... 61 3.9减速器主要零件的加工工艺 ................................................................. 62

3.9.1 零件图样分析 .............................................................................. 62 3.9.2 中间轴的机械加工工艺过程卡 .................................................. 63

第四章 往复式给煤机其它部件的设计 .......................................... 63

4.1 底托板的设计及校核 ............................................................................ 63 4.2 托辊的设计及校核 ................................................................................ 65

4.2.1 托辊轴的设计及校核 .................................................................. 65 4.2.2 轴承选择与校核 .......................................................................... 70

第五章 往复式给煤机的使用、安装、维护、发展趋势 .............. 71

5.1 往复式给煤机使用中存在的问题及改进措施 .................................... 71

第 4页

5.2 往复式给煤机的安装 ............................................................................ 72 5.3 往复式给煤机的维护 ............................................................................ 73 5.5往复式给煤机的发展趋势 ..................................................................... 73

结 论 ................................................................................................ 74 参考文献 ............................................................................................ 75

第 5页

第一章 概述

往复式给煤机在我国煤矿广泛应用几十年。生产实践证明,该设备对煤的品种、粒度、外在水份等适应性强,与其他给料设备相比,具有运行安全可靠、性能稳定、噪音低、维护工作量少等优点,仍不失推广使用的价值。随着煤炭工业的发展,煤矿井型不断地扩大,现有Ｋ型往复给煤机生产能力小,不能满足大型矿井的要求。因此,改进和扩大现有Ｋ型往复给煤机是完全必要的。

1.1 往复式给煤机的发展历史

给煤设备是煤矿生产系统的主要设备之一,给煤设备的可靠性,特别是关键咽喉部位给煤设备的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。目前,我国煤矿使用的给煤设备主要是往复式给煤机和电振给煤机。 往复式给煤机最早研制于20世纪60年代初,70年代,在ＮＧＷ基础上,更换了驱动装置,改为Ｋ系列,并一直沿用至今。国外给煤机发展状况也与国内大相径庭,并没有更高的技术含量,但价格却是国内同类产品的4～5倍。

自20世纪60年代定型后,我国各大煤矿使用的给煤机主要是K系列的往复式给煤机。Ｋ系列给煤机共有五种型号:Ｋ-0、Ｋ-1、Ｋ-2、Ｋ-3、Ｋ-4，其技术参数（表1-1）及结构尺寸（表1-2）如下所示：

表1-1 技术参数 型号规格 K-0 K-1 K-2 K-3 K-4 曲底版行柄无烟无烟无烟无烟无烟烟煤 烟煤 烟煤 烟煤 烟煤 程 位煤 煤 煤 煤 煤 置 给料能力（t/h） 200mm 4 100 90 150 135 225 200 330 300 590 530 150mm 3 100mm 2 75 50 67 45 112 100 170 150 247 220 440 395 75 34 68 34 57 133 100 165 150 295 268 55 50 62 83 75 62 148 132 62 50mm 1 25 22 曲柄转速（r/min） 57 型号 YB160M1-8 YB160M1-8 YB160M1-8 YB160M1-6 YB160M1-6 Y160M1-8 Y160M1-8 Y160M1-8 Y160M1-6 Y160M1-6 4 720 4 720 4 720 7.5 970 JZQ-400 18.5 970 JZQ-500 电动机 功率（KW） 转速（r/min） 减速机 型号 JZQ0-350 JZQ0-350 JZQ0-350

第 6页 速比 含量10%允许最以下 大颗粒含量10%（mm） 以上 设备重带料斗 量（kg） 不带料斗 12.64 250 200 1127 1026 12.64 350 300 1251 1144 12.64 400 350 1481 1342 15.75 500 450 1927 1735 15.75 700 550 2737 2505 图1-1 K形给煤机外形尺寸

表1-2 结构尺寸 型A 号 B C H H1 H2 H3 L 11 12 13 14 15 16 K-0 1360 3100 846 210 210 325 1051 2450 840 1000 800 750 1040 750 K-1 1360 3100 1112 210 210 325 1051 2450 840 1000 800 750 1040 1000 K-2 1360 3540 1112 208 208 325 1297 2850 1150 1250 1050 1000 940 1000 K-3 1352 3950 1360 250 250 345 1340 3270 1400 1500 1300 1250 1157 1250 第 7页 K-4 1622 4740 1632 330 330 345 1543 3850 1700 1750 1550 1550 1435 1500 型号 K-0 K-1 K-2 17 550 800 800 18 19 110 111 112 n*113 114 n*115 116 N*MD 500 500 830 35 191 1*200 131 1*190 190 14*M20 750 750 1080 35 275 1*280 131 1*190 190 16*M20 750 750 1080 35 208 1*208 91 1*225 225 17*M20 K-3 1050 1000 1000 1300 35 273 1*273 91 1*290 290 17*M20 K-4 1300 1250 1580 1580 35 270 1*270 96 1*320 220 20*M20 1.2 往复式给煤机的用途

最通用的往复式给煤机为K型，一般用于煤或其他磨琢性小、黏性小的松散粒状物料的给料。往复式给煤机适用于矿井和选煤厂，将煤碳经煤仓均匀地装载到输送机或其它筛选、贮存装置上。

1.3 给煤机的组成及工作原理

如图1-1所示，往复式给煤机结构是由电动机、减速器、联轴器、H形架、连杆、底板(给料槽)、传动平台、漏斗闸门、托辊等组成。

传动原理：当电动机开动后，经弹性联轴器、减速器、曲柄连杆机构拖动倾斜的底板在托辊上作直线往复运动，当底板正行时,将煤仓和槽形机体内的煤带到机体前端;底板逆行时,槽形机体内的煤被机体后部的斜板挡住,底板与煤之间产生相对滑动,机体前端的煤自行落下。将煤均匀地卸到运输机械或其它筛选设备上。该机设有带漏斗、带调节阀门和不带漏斗、不带调节阀门两种形式。

1.4 往复式给煤机的特点

1.4.1 往复式给煤机的特点

(1) 结构简单,维修量小

在往复式给煤机中,电动机和减速器均采用标准件,其余大部分是焊接件,易损部件少,用在煤矿恶劣条件下,其适用性深受使用单位的好评。

(2) 性能稳定 往复式给煤机对煤的牌号,粒度组成,水分、物理性质等要求不严,当来料不均匀,水分不稳定且夹有大块煤、橡胶带、木头及钢丝等时,仍能正常工作。

(3) 噪音低

往复式给煤机是非振动式给料设备,其噪音发生源只有电动机和减速器,而这两个的噪音都很低。尤其在井下或煤仓等封闭型场所,噪音无法扩散,这一点是电动给料机所无法达到的。

第 8页

(4) 安装方便、高度小

往复式给煤机一般安装在煤仓仓口,不需另外配制仓口闸门溜槽及电动机支座,安装可一步到位,调整工作量小,而电动给煤机由于不能直接承受仓压,需要另外安放仓口过渡溜槽,相比之下,往复式给煤机占有高度小,节省了建筑面积和投资。

1.4.2 往复式给煤机与振动式给煤机的比较

往复式与振动式给煤机两种给料方式不同点是给料频率和幅值以及运动轨迹不同。在使用过程中，由于振动式给料机给料频率高，噪声也大；由于它是靠高频振动给料，其振动和频率受物料密度及比重影响较大，所以，给料量不稳定，给料量的调整也比较困难；由于是靠振动给料，给料机必须起振并稳定在一定的频率和振幅下，但振动参数对底板受力状态很敏感，故底板不能承受较大的仓压，需增加仓下给料槽的长度，结果是增加了料仓的整体高度，使工程投资加大；由于给料高度加大，无法用于替换目前大量使用的往复式给煤机。

1.5 往复式给煤机的设计目的、基本要求及基本参数

1.5.1 往复式给煤机的设计目的

随着煤炭工业的迅猛发展,煤矿井型也在不断扩大,现有的往复式给煤机，如Ｋ-4生产能力最大,但也只有590th，已不能再满足煤矿生产系统的选型要求。正是基于这个原因,我们在对给煤机使用情况大量调研的基础上,研制了800th、1000th、1200th、1500th、2000th的大型往复式给煤机。 1.5.2 对往复式给煤机的基本要求

了解往复式给煤机的用途、工作原理以及工作中存在的问题，设计一台单曲柄往复式给煤机。 1.5.3 设计参数

给料量：800th；往复行程：250mm。

1.6 本文所做的基本工作

1.设计完成总体装配图设计；

2.设计完成主减速器装配图设计；

3.完成主要传动组件、零件的工作图设计； 4.编写主要零件的加工工艺；

第 9页

5.编写完成整体设计计算说明书。

第二章 往复式给煤机的总体设计

在确定往复式给煤机整体结构尺寸之前，首先考虑给煤机的容积利用系数。容积利用系数是给煤机槽体内煤的体积与槽体容积的比值。在给煤机槽体容积一定的情况下,容积利用系数取值的高低,决定设计给料能力的值就越大,则设计生产能力大,反之就小。现有Ｋ型往复给煤机容积利用系数取值为0.62。为了提高给煤机的综合性能,通过对K型往复给煤机的使用情况进行大量调查和性能测试,给煤机实际生产能力比设计生产能力偏大约10～20%。这说明原设计容积利用系数取值偏低。在该往复给煤机设计中,我们将容积利用系数提高到0.7-0.8,这就意味着,与原设计比较,在相同设计生产能力条件下,给煤机槽体容积可以缩小13%。给煤机的实际生产能力与煤的粒度、水份有较大关系。同样一台给煤机,煤的流动性好,则实际生产能力大;煤的流动性差,则实际生产能力就小。现有Ｋ型往复给煤机之所以适应范围广,除其它性能以外,就在于设计时余量较大,即容积利用系数取值较低。我认为,容积利用系数不宜取值过大,以保证往复给煤机对各种煤的适应性。

2.1 给煤机箱体尺寸的确定

根据已知参数（给料量：800th；往复行程：250mm），初步设定曲柄的转数为60rmin，箱体的有效高度和宽度，高度为730mm，宽度为1000mm。给料量可表示为 Q?60H?B?l???n?? ?2?1?

式中 Q——给煤机给料量，th；

H——给料机箱体高度，m； B——给料机箱体宽度，m；

l ——给料机行程，m；

?——煤的密度，1.2tm3；

n——给料机箱体高度，rmin；

?——工况系数，??1.2。

第 10页

因此，由式?2?1?可求出给料量

Q?60H?B?l???n???60?0.73?1?0.25?1.2?60?1.2 ?946th

由上式结果可得出，箱体尺寸满足给料要求。

2.2 给煤机整体结构布局

如图2-1所示

图2-1 给煤机整体结构布局图

2.3 给煤机的受力分析

2.3.1 往复式给煤机的运行阻力

往复式给煤机运行时，电动机功率主要消耗在克服下列阻力上。

正行时：底板在托滚上的运动阻力F1和煤与固定侧板的摩擦阻力F2。 逆行时：底板在托滚上的运动阻力F1和煤与底板的摩擦阻力F3。 此外，还有一些能量消耗在克服底板加速运动时的运行阻力上。 往复式给煤机正行时的功耗是有效功耗，逆行时的功耗是无效功耗。 2.3.2 产生运行阻力的因素

现有往复式给煤机的运行阻力有以下公式计算：

F1???m1?m2?g?pl3b?? ?2?2?

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/y4u3.html